结构件快速数控编程系统的集成技术研究

0 引言

　　近年，随着机械产品设计水平的提高，飞机结构上大量采用薄壁机械加工整体零件取代传统的钣金铆接装配组合件，飞机的结构件为飞机上的主要承力构件，是飞机骨架的主要组成部分，类别包括框、梁、肋、壁板、接头等，其结构复杂，制造精度高，加工难度大，制造周期长，严重制约飞机零件的生产，进而影响零部件的部装和飞机的总装。

　　飞机结构件普遍采用数控机床加工，而在航空制造企业中数控机床利用率较低的一个重要原因是数控程序编制的质量较低和效率较差，机床的加工参数没有处于最优的切削状态，机床经常处于停机状态等待程序修改。数控加工程序的编制经历了手工代码直接编程、字符式计算机辅助编程APT(Automatic Programming T001)和计算机图形交互式编程三个阶段。现在广泛采用的是计算机图形交互式编程方式，其工作流程是通过零件几何定义、刀具定义和加工路径定义操作而生成数控程序。

　　现今制约数控编程质量和效率的原因有以下几个方面：①对编程人员工程能力要求高，需要编程人员对加工零件制造流程通晓，具有丰富的数控加工工艺知识和数控编程技能；②程序编制过程需要软件通过人机交互操作实现，不断地利用鼠标和键盘选择参数、元素和设置数据，交互过程繁杂，重复工作量巨大；③数控程序的编写与机床、刀具、零件、夹具、工艺规程、检测方法、生产计划等密切关联，与企业现有的CAD模块、CAPP系统、PDM系统、ERP系统、MRP系统、MES等系统的信息共享差，不能充分利用已有的资源信息，无法动态更新编程的信息。随着产品的复杂和生产进度的要求，传统的编程方式已经远远不能够满足制造需求，因此旨在提高制造自动化程度的智能数控编程技术正成为现今研究的热点。

　　本文针对结构件数控加工车间的生产流程，提出结构件快速数控编程系统的集成技术，提出基于CORBA和WEB服务的系统集成的方法，构建了系统的集成框架，有效地解决了系统的信息共享技术。

1 快速数控编程系统集成关键技术

　　1.1 结构件快速数控编程系统体系框架

　　结构件快速数控编程系统应用于数控加工车间，在结构件快速编程和制造生产中，信息是在各个单一环节中共享的，图1所示为系统的信息流程，图2所示为系统的功能结构。

图1 结构件快速数控编程的信息流程 

　　系统集成的关键是内容和信息的集成，通过接口实现各功能系统、模块的数据交换和功能互相调用，形成一个综合的应用系统以共同完成结构件快速制造过程，以面向WEB服务(WEB SERVICES)为平台的系统的体系架构如图3所示，平台由用户应用层、功能服务层、应用保证层、数据资源层、基础支撑层等组成。

　　用户应用层：为编程人员提供服务，通过C／S(Client／Server)和B／S(Brower／Server)实现人机交互操作，完成数控编程的应用功能。

　　功能服务层：为系统提供应用服务，实现各种不同系统间的互相操作的流程，该层主要包括工艺编程管理、系统管理、信息管理等模块。

　　应用保证层：为系统提供各种制造服务，通过各种二次开发工具开发的组件、接口来调用、控制、协调等来实现制造组织功能，包括应用系统和网络化服务系统两大子模块。其中应用系统子层为各不同的软件厂家提供的商业化软件，具体包括CAD、CAM、ERP、PDM、MES、CAPP、SCM、CRM等。网络化制造服务系统子层是系统的核心层，基于通用对象请求代理结构CORBA(Common Object Request Broker Architecture)和多Agent及基于语义的SOA服务，主要包括Agent、WEB、CORBA服务接口及其实现等。